人工智能技術在石油石化行業中的發展趨勢

張淳奕(中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

隨著科技的進步，人工智能(artificial intelligence，AI)的發展取得了很大的進步，其在海洋油氣開發領域的發展趨勢光明。人工智能指的是通過研究和探索，利用模仿的手段結合人類的智能理論，使用工具實現以及實踐應用的新生科學。目前實現人工智能的方式有兩種，第一種是利用計算機系統進行編程，使得傳統的系統變得更加智能的計算機工程學，這種方式的AI 技術在很多領域都有許多研究成果，例如文字識別技術和語音識別技術等。第二種是使用科學技術模擬人類或者生物機體的行為能力，在其自身的基礎上實現智能化，例如人工神經網絡和遺傳算法，通過對人或者其他生物的遺傳、進化等機理模擬的方法，也被稱為遺傳算法，模擬人或者其他生物的腦神經的方法被稱為人工神經網絡。一般情況下，第一種方法都是應用在簡單邏輯的工作上，也就是對產品升級需求不高的領域，第二種方法主要應用于解決邏輯復雜的問題，應用在更新迭代快的領域有著良好的發展前景。機器人作為AI 技術研究的一個分支，主要專注于機器的運動和控制，因此機器人也可以被稱為可編程機器人，這些機器人可以自動或半自動的執行相關的控制指令，傳統的機器人智能重復進行相關的動作，不具備擬人化的學習能力，現如今的智能機器人已經具備一定的智力，人工智能機器人是機器人和人工智能完美融合的產物。其主要有加速企業的創新能力，提升客戶的滿意程度，降低運行成本，提高生產效率等特點，人工智能機器人可以在環境惡劣的環境下進入到工作人員無法去到的地方進行工作。

1 水下工作機器人

水下機器人指的是一種智能化的水下潛水器，可以根據行業所需調整水下機器人的智能化程度，從而滿足各行各業的需求。可以根據用途的不同，簡單的將水下機器人分為四類：遙控式水下機器人、智能式水下機器人、拖曳式水下機器人、載人式水下機器人，其中遙控式和拖曳式需要使用纜線進行連接，由工作人員在工作船上進行控制。智能化的水下機器人不需要纜線連接，擁有一定的自主航行和控制能力，載人水下機器人又被叫做載人潛水器，通過工作人員在水下進行控制，正是這些現代化的海洋觀測探索設備，構成了探索海洋發展的一部分。現如今，國際上已經研究出了適合不同用途的AI 機器人，這些AI 機器人根據結構大致分為：水下控制機器人和水上控制機器人兩種類型，主要圍繞水下導航技術、水下定位技術、水下動力技術、水下探物技術、水下識別技術、水下控制技術以及水下通訊技術等幾個方面分別進行研究，并促進AI 機器人的發展，為海洋油氣領域的快速發展提供了有效保障。

2 國際領先的人工智能機器人

2.1 水下機器魚

目前，根據相關報道表明，位于美國密歇根州東蘭辛市的密歇根州立大學，已經有研究人員進行了機器魚的相關研究工作，目前最新的研究成果就是提升了水下機器魚的續航能力，增加了機器魚的滑翔功能。仿生技術可以讓機器魚像魚一樣拍打尾巴進行游動，進一步提升了探測的范圍和距離。同時，水下機器魚的身體上被研究人員安裝了各種水下測量的傳感器，主要用來探測水下的各種情況和資源，除此之外，機器魚體內安裝的有無線通信技術和GPS 定位裝置，可以精準定位機器魚在水中的位置，通過攝像技術實時傳回機器魚探測到的畫面。在水下機器魚的研究過程中，有一條名叫GRACE 的機器魚，“墨西哥灣漏油”事件就是GRACE 機器魚進行處理的，由于在機器魚的身體上安裝了石油傳感器，因此將大量的機器魚放到海灣漏油嚴重的區域，可以對石油泄漏的情況進行實時的跟蹤監測。這款設計好的機器魚可以在環境險惡的海水當中正常工作，可以繞開海底復雜的情況，同時實時保持網絡的連接監控。

2.2 海底鉆井機器人

目前，位于挪威的機器人鉆井公司經過不斷的研發，已經在海面上修建了全自動石油鉆井平臺，這款全自動鉆井平臺是依據火星探測漫游者的原理進行發明的，可以通過傳感器持續獲取周圍的各種數據，再通過特定的人工智能程序算法，用來表達判別機器人的不同反應。全自動石油鉆井平臺可以通過衛星定位來設置作業的精準坐標，等到移動到作業地點位置后，鉆井平臺可以自動展開立起相當于十四層樓高度的井架，穩定加固后可以自動開始進行鉆井工作，不需要人員操作，鉆井平臺會根據相關程序自動完成石油開采的相關工作，等到石油開采完成后鉆井平臺可以依靠衛星指引，自動移動到下一個工作地點繼續進行工作。目前，越來越多的自動化設備開始應用到石油石化行業，許多的科技工作者都開始加強對自動化設備的研究工作。除了專業的全自動新型技術研究公司在進行自動化方面的研究之外，許多的石油能源公司都開始了人工智能機器人的探索研究工作，力爭將人工智能投入到石油行業的危險區域。根據科技行業的預測，隨著人工智能機器人研究水平的不斷進步，整個海上石油開采行業對人力資源的依賴越來少，將會有許多人會因此失去工作，石油平臺的開采效率可以提升百分之二十五，從而帶動整個石油行業的發展。

2.3 海洋勘探機器人

廣闊的海洋之中蘊藏著許多的石油礦藏，是未來海洋油氣領域發展的基礎，和陸地石油開采作業相比，海洋油氣的勘探需要在惡劣的水下進行，增加了油氣開采的難度，增大了開采作業的風險性，為了降低油氣的開采難度，弱化海洋石油開采的風險，因此離不開數字化、智能化、無人化的開采技術。目前全世界已經擁有數千臺海洋機器人，這些機器人在海洋石油開采行業的使用越來越廣泛，其中海洋天然氣、石油等資源領域的應用最多。

3 智能機器人所面對的風險挑戰與思考

3.1 打破思維禁錮

要在全球能源領域占據主導地位，就必須打破傳統的固有思維模式和市場秩序，重塑市場規律，推進清潔化、高效化、低碳化的能源轉型。受到再生能源、交通、智能化等諸多原因的影響，行業油氣開采企業所面臨的挑戰越來越嚴峻，以人工智能為例，新型技術給傳統能源企業帶來的不僅僅是機遇，同時還面臨著巨大的挑戰。信息化技術將會給諸多行業提供便利、帶來更大的機遇，可以更縝密地規劃未來能源市場的分布圖。面對新型技術帶來的挑戰，必須要打破傳統的思維模式，在進行能源開采的同時，必須要做好環境保護工作。為了加快企業數字化轉型，必須清楚企業自身的產業結構和技術能力，做好能源行業變革的準備工作。人工智能和機器人的結合可以徹底改變能源行業的發展，以海洋機器人為例，全自動的石油鉆井平臺可以最大程度上降低石油開采的成本，提高海洋石油的開采效率。

3.2 攻克高精尖技術

國際上的一些先進科技公司已經在機器人的研發生產領域積攢了豐富的經驗和技術。由于我國AI 機器人的研究起步相對較晚，因此國內的機器人只能占據中低端市場，高精尖技術有待突破。海洋石油勘探機器人不但要適應海洋油氣領域開采環境的復雜性惡劣性，打破低溫伺服電機的嚴格束縛。同時，高新技術的發展離不開高科技材料的支持，只有將新型材料投入使用，才可以打破技術瓶頸的限制。隨著人工智能技術的不斷發展，AI 領域取得的成就也是越來越高，使用AI 技術可以將機器人制作成可以升級的智能產物，雖然我國海洋油氣領域已經開始嘗試使用機器人，但是這些機器人還不具備類腦的智能化思考能力，只能按照預先編譯設定好的程序代碼進行工作，只具備基礎的工作模式。因此必須要突破機器人自主學習的關鍵技術，研發出擁有更高智慧的智能機器人。AI 的關鍵核心在于數據、算法、算力，AI 的基礎是數據，只有海量的數據資源，才可以挖掘人工智能的潛在價值，AI 的引擎是算法，只有不斷學習算法不斷更新換代，才可以提高AI 的算法。至于算力就是AI 系統的保障，只有全面發揮出人工智能的能力，才可以突破量子計算技術，給AI 帶來革命性的發展。目前的人工智能技術幾乎出自大數據衍生，具備自主學習能力和自主決策能力。只是在分析多維度復雜數據的計算過程中，如果不能得到很好的利用，就會降低數據使之不足以代表大數據。

4 人工智能發展的保障措施

為推動我國人工智能制造業快速發展，妥善應對人工智能潛在的機遇與挑戰，形成適應人工智能發展的制度安排，構建打造新時代下開放包容的國際化環境，夯實人工數字智能的社會基礎。國家頒布《新一代人工智能發展規劃》六大保障措施，建立人工智能技術標準和知識產權體系、安全監管和評估體系、加強AI 相關法律、倫理道德和社會問題研究。通過完善落實數據開放與保護相關政策，達到支持AI 技術發展目的。

此外，國家始終堅持對隱私和知識產權的保護，開展確認AI 應用相關的民事與刑事責任、信息安全利用等法律問題研究，建立追溯問責制，明確人工智能法律主體以及相關權利、義務和責任。

5 結語

綜上所述，為了滿足人工智能機器人在行業油氣領域的發展和使用，必須要突破性研究水下機器人技術，使用智能機器人，去到危險級別較高的區域進行作業，保證了工作人員的人身安全。采油平臺可以將石油的開采效率提升四分之一，促進了整個石油開采行業的穩定發展，使之擁有更加廣闊的發展前景。人工智能機器人在深海行水當中實驗，可以取代工作人員進行的危險性的工作內容，有利于石油開采行業未來的發展。